[發明專利]后柵型半導體器件的制造方法

有效

• 申請號: 201710039744.8
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN108321121B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 李勇
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司;中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: H01L21/8238
• 分類號: H01L21/8238
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

本發明提供一種后柵型半導體器件的制造方法，在用于消除高K柵介質層缺陷的第一次退火之后，首先，在所述高K柵介質層表面依次形成富氧材料層和吸氧材料層，并進行第二次退火，在第二次退火過程中，所述富氧材料層中的部分氧擴散到所述高K柵介質層中，從而減少所述高K柵介質層中的氧空位缺陷，保證了高K柵介質層的性能，而所述吸氧材料層能吸附所述富氧材料層中的氧，防止過多的氧擴散進入高K柵介質層和層間介質層而使層間介質層變厚,影響器件性能；其次，在移除吸氧材料層和富氧材料層后進行第三次退火，以重新激活源漏區離子的活性，減小源漏區的電阻，提高晶體管的性能。

技術領域

本發明涉及半導體器件制造技術領域，尤其涉及一種后柵型半導體器件的制造方法。

背景技術

隨著集成電路的飛速發展，柵長度和二氧化硅(SiO₂)柵氧化層厚度不斷減小，柵介質層可靠性問題、多晶硅柵耗盡效應、費米能級的釘扎、過高的柵電阻以及嚴重的硼穿透等現象越發嚴重，嚴重制約半導體器件特性的進一步提高，因此具有低等效氧化物厚度(EOT，Equivalent Oxide Thickness)的高k材料的柵介質層和金屬柵極相結合的柵堆疊結構受到了廣泛的應用。目前，針對高k柵介質/金屬柵技術包括前柵(Gate First)工藝和后柵(Gate Last)工藝，其中后柵工藝通常是在源漏區形成之后，通過柵極替代工藝形成由高K柵介質層和金屬柵極堆疊的結構，但該工藝中用于消除高K柵介質缺陷的退火步驟的退火溫度通常比源漏離子激活熱退火工藝的退火溫度低，會導致原本被激活的源/漏離子的活性退化甚至喪失，嚴重降低器件的性能。

因此，需要提出一種新的后柵型半導體器件的制造方法，能夠解決在高K柵介質層沉積后的退火工藝對源漏區離子活性的影響，提高器件的性能。

發明內容

本發明的目的在于一種后柵型半導體器件的制造方法，能夠消除高K柵介質層沉積后的退火工藝對源漏區離子活性的影響，同時兼顧保證高K柵介質層性能和源漏區離子活性，提高器件的性能。

為了實現上述目的，本發明提供一種后柵型半導體器件的制造方法，包括以下步驟：

提供一半導體襯底，在所述半導體襯底表面上形成有層間介質層，所述層間介質層中形成有柵槽，所述柵槽兩側的半導體襯底中形成有源漏區；

在所述柵槽表面以及所述層間介質層表面沉積高K介質材料并進行第一次退火，形成高K柵介質層；

在所述高K柵介質層表面依次形成富氧材料層和吸氧材料層，并進行第二次退火以將富氧材料層中的部分氧擴散到高K柵介質層中；

去除所述吸氧材料層和富氧材料層，并進行第三次退火；

在所述柵槽中形成金屬柵極。

進一步的，所述半導體襯底表面具有鰭部，所述柵槽位于所述鰭部上方，所述源漏區位于所述柵槽兩側的鰭部中。

進一步的，形成所述高K柵介質層之前，在所述柵槽側壁形成界面保護層。

進一步的，所述界面保護層的材質為二氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅。

進一步的，所述第一次退火的溫度為500℃～600℃。

進一步的，所述富氧材料層的材料為氮化鈦或氮化鉭。

進一步的，所述吸氧材料層的材質為能夠在所述第二次退火過程中將所述富氧材料層中的部分氧吸附出來的任意材料。

進一步的，所述吸氧材料層為非晶硅、非晶鍺、非晶砷化鎵、非晶硫化砷、非晶硒、非晶氧化物、非晶碳化物和非晶氮化物中的至少一種。

進一步的，所述吸氧材料層的厚度為

進一步的，所述第二次退火的溫度為800℃～1000℃。